Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Bílkoviny (aminokyseliny)
Nukleové kyseliny (nukleotidy)
Metabolismus dusíkatých látek
Koloběh dusíku v biosféře
Koloběh dusíku v biosféře:
1: působení hlízkovitých bakterií; 2: asimilace pomocí nitrátreduktasy (rostliny a mikoorganismy);
3: rozdělení organismů podle způsobu vylučování dusíku; 4: metabolismus dusíku v organismech,
např. transaminace, biosyntéza purinových a pyrimidinových nukleotidů; MO = mikroorganismy.
Funkční typ Enzym Místo působení Optimum pH Přednostní místo
štěpení
Zymogen Vzniká v
buňkách
endopeptidasy
(proteinasy)
aspartátové pepsin A žaludek 1,3-3 Tyr↓,↓ Phe↓ pepsinogen A žaludeční sliznice
pepsin C
(gastricin)
žaludek 3 – 3,5 - „ - pepsinogen C žaludeční sliznice
chymosin žaludek dětí 4,8 Phe↓Met- (kasein) prochymosin žaludeční sliznice
kathepsin D lysosomy 3 – 4,5 ↓Tyr↓,↓Phe↓ prokathepsin D tkání
serinové trypsin dvanáctník 7,5 – 8,5 Arg↓, Lys↓ trypsinogen pankreatu
chymotryp-sin
A,B,C
dvanáctník 7 - 8 Tyr↓, Trp↓, Phe↓,
Leu↓
chymotrypsino-gen A,B,C pankreatu
elastasa dvanáctník 10 X↓** proelastasa pankreatu
cysteinové kathepsin B lysosomy 5,6 Arg↓, Lys↓, Phe-X↓ *
prokathepsin B různých tkání
metallo-proteinasy kolagenasa (Ca2+,
Zn2+)
tenké střevo 7 - 8 Gly↓Ile kolagenu prokolagenasa různých tkání
exopeptidasy
metallo-peptidasy karboxypep-tidasy
A, B
tenké střevo 7 - 8 C-koncové zbytky* prokarboxypep-tidasa
A,B
pankreatu
(Zn2+) amino-peptidasy střevní epitel,
vnitrobuněčně
7 - 8 N-koncové zbytky* proaminopep-tidasa různých tkání
Nejdůležitější trávicí enzymy člověka (trávení bílkovin)
NH3 - CH - COO-
R Dekarboxylace
Biogenní aminy
Odstranění
dusíkaté části
ketokyseliny Individuální osud
uhlíkatých koster
ketogenní glukogenní
Odbourání aminokyselin
Odbourání proteinů - trávení - proteasy
AK esenciální: organismus je není schopen synthetisovat (nebo v nedostatečném množství)
Pro člověka: Arg*, Phe, His, Ile, Leu, Lys, Met, Thr, Try, Val
Zdroj – Slovník biochemických pojmů:
http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002_v1/hesla/aminokyseliny_glukogenni_a_ketogenni.html
Aminokyseliny glukogenní a ketogenní {2}
rozdělení kódovanných aminokyselin podle katabolického osudu jejich uhlíkaté
kostry. Glukogenní aminokyseliny při odbourávání poskytují meziprodukty, z nichž
lze metabolickou cestou vybudovat sacharidy (resp. glukosu); do této skupiny patří
např. Ala (deaminací vzniká pyruvát), Asp a Asn (oxalacetát) nebo Glu, Gln a Pro
(2-oxoglutarát).
Ketogenní aminokyseliny poskytují při odbourávání pouze takové meziprodukty,
z nichž lze biosynthesou získat mastné kyseliny, ne však sacharidy. Těmito
meziprodukty jsou zejména acetyl-CoA a acetoacetát (kyselina 3-oxobutanová,
keton, proto ketogenní).
Některé aminokyseliny poskytují jak glukogenní, tak ketogenní meziprodukty.
Aminokyseliny jako prekurzory biosyntézy dusíkatých látek
Dekaroboxylací AK – vznik biogenních aminů
Příklady biogenních aminů
-do fosfatidátů jsou zabudovávány jak biogenní aminy ethanolamin a cholin, tak i
aminokyselina serin (fosfatidylserin)
-hormony štítné žlázy trijodtyronin a thyroxin - biosynteticky odvozeny od tyrosinu; dvě
aromatická jádra a na nich tři nebo čtyři atomy jodu.
-kreatin je neproteinogenní aminokyselina, obsažená ve svalech. Může být reverzibilně
fosforylován (za katalýzy kreatinkinasou, ATP:kreatin-N-fosfotransferasa):
kreatin + ATP kreatinfosfát + ADP.
- tvoří ve svalech pohotovostní zásobu
vysoce energetického fosfátu
Oxidační deaminace: oxidasy aminokyselin
Transaminace:
AK1 + 2-oxokyselina2 2-oxokyselina1 + AK2
Glutamátdehydrogenasová reakce
(významná u savců)
Katalyzována: L-glutamát:NAD+-oxidoreduktasa (deaminující)
HOOC-CH2-CH2-CH-COOH + NAD(P)+ + H2O HOOC-CH2-CH2-CO-COOH + NAD(P)H + H+ + NH4+
NH2
L-GLU + NAD(P)+ + H2O 2-OG + NAD(P)H + H+ + NH4+
2-oxoglutarát :
- možnost začlenění do TCA
- použití v transaminačních reakcích
Metabolický osud amonného iontu
Amoniak (resp. amonný ion): zdrojem N pro syntézy x toxický => (Pozn. o toxicitě; obrácení g. deh. reakce => snížení hl. 2 OG => zbrždění TCA => málo ATP)
- zakonzervovat do molekul použitelných pro biosyntézy
- „nadbytečný“ amoniak z organismu vyloučit
-zásobní formou reaktivního N - např. Gln; vzniká z Glu ligasovou reakcí za katalýzy
glutaminsynthetasou – syst. L-glutamát:amoniak-ligasa (ADP-tvořící):
Glu + NH3+ ATP => Gln + ADP + Pi
-karbamoyl fosfát (v mitochodrii do močovinového cyklu – vyloučení; pozn. o cytosolu synt. zdr. Gln )
katalýza amoniak-ligasou (ADP-tvořící, karbamát fosforylující):
NH4+ + CO2 + 2ATP => NH2-CO-O-PO3
2- + 2ADP + Pi
Rozdělení živočichů z hlediska způsobu vylučování N
amonotelní (ryby) ureotelní (savci) urikotelní (ptáci)
NH4+
Močovinový (Ornithinový) cyklus
Lokalizace: především jaterní buňky
Intracelulární lokalizace: mitochondrie/cytosol
Zdrojem jednoho N v močovině je volný amoniak, zdrojem druhého je aspartát:
HCO3- + NH4
+ + aspartát => NH2-CO-NH2 + fumarát + H2O
+ energie z ATP
Močovinový (Ornithinový) cyklus
Kontrolní otázka:
Jaké jsou esenciální aminokyseliny pro pampelišku (Taraxacum officinale)? Samozřejmě žádné,
protože jako každá správná zelená (autotrofní) rostlina si umí syntetizovat vše, co potřebuje.
Syntéza aminokyselin
Autotrofové
- schopny syntetizovat vše tedy i AK;
syntéza uhlíkaté kostry AK (s 2-oxo),
pak transaminace.
Heterotrofové -umějí syntetizovat
jen některé AK (neesenciální).
Metabolismus stavebních jednotek nukleových kyselin
DNA i RNA při trávení (jako ostatní biopolymery) - hydrolytické štěpení na monomery
- pankreatická RNasa, štěpící fosfodiesterové vazbyRNA(13,7 kDa)
- cytosolové RNasy způsobují, že buněčná RNA (zejména mRNA) má relativně
krátký biologický poločas
Produktem úplného rozštěpení RNA jsou nukleotidy a nukleosidy.
Podobně i Dnasy v trávicím ústrojí i v buňkách (v lysosomech);
(Pozn. tzv. restrikční endonukleasy (prokaryotické) využití v genovém inženýrství)
- z nukleotidů, vzniklých hydrolýzou NK se pomocí nukleotidas odštěpuje
fosfátová skupina;
- nukleosidy jsou pak hydrolyzovány na (deoxy)ribosu a bazi
Prvním řádek - odbourávání cytosinu a uracilu
Druhý ř. - odbourávání thyminu
Třetí ř. - biosyntéza základní kostry pyrimidinových nukleosidů
Odbourávání a biosyntéza pyrimidinových basí
Odbourávání a biosyntéza purinových basí
Nedostatek dusíku a rostliny Symbióza s bakteriemi
Některé rostliny (např. bobovité, motýlokvěté) hostí totiž tyto bakterie rodu Rhizobium ve
speciálních hlízkách ve svých kořenech. Symbiotické bakterie mají schopnost přijímat N2
z atmosféry a přeměnit na využitelnou formu
Redukce trojné vazby v N2 vznik amonných iontů
- střídání plodin
https://www.youtube.com/watch?v=qF9QjIvM9nU
Zvláštnosti metabolismu N-látek
- nejsou součástí energetického metabolismu (ale ne bez nákladů)
-nejsou skladovány (ale – rostliny, alkaloidy)
- odbourávání i biosynthesa mají individuální charakter
-intermediáty jejich metabolismu jsou součástí ostatních metabolických drah